JP2001291896A - 半導体発光素子 - Google Patents
半導体発光素子Info
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- JP2001291896A JP2001291896A JP2000103216A JP2000103216A JP2001291896A JP 2001291896 A JP2001291896 A JP 2001291896A JP 2000103216 A JP2000103216 A JP 2000103216A JP 2000103216 A JP2000103216 A JP 2000103216A JP 2001291896 A JP2001291896 A JP 2001291896A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 消費電力及び動作電圧の低い半導体発光素子
の低コスト化が困難であった。 【解決手段】 シリコンから成る低抵抗性基板１１の上
に低屈折率層１２ａと高屈折率層１２ｂとを交互に複数
層形成した超格子ＤＢＲ層１２を設ける。超格子ＤＢＲ
層１２の上に窒化ガリウムから成るｎ形半導体領域１
３、窒化ガリウムインジウムから成る活性層１４、窒化
ガリウムから成るｐ形半導体領域１５を順次に形成す
る。ｐ形半導体領域１５の上にアノード電極１７を設
け、低抵抗性基板１１にカソード電極１８を設ける。
の低コスト化が困難であった。 【解決手段】 シリコンから成る低抵抗性基板１１の上
に低屈折率層１２ａと高屈折率層１２ｂとを交互に複数
層形成した超格子ＤＢＲ層１２を設ける。超格子ＤＢＲ
層１２の上に窒化ガリウムから成るｎ形半導体領域１
３、窒化ガリウムインジウムから成る活性層１４、窒化
ガリウムから成るｐ形半導体領域１５を順次に形成す
る。ｐ形半導体領域１５の上にアノード電極１７を設
け、低抵抗性基板１１にカソード電極１８を設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は窒化ガリウム系化合
物半導体を用いた半導体発光素子に関する。
物半導体を用いた半導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮ、ＧａＡｌＮ、ＩｎＧａＮ、Ｉｎ
ＧａＡｌＮ等の窒化ガリウム系化合物半導体から成る発
光層を備えた青色系発光素子（青色発光ダイオード）は
公知である。この種の発光素子は、サファイアから成る
絶縁性基板の上に窒化ガリウム系化合物半導体層を形成
し、一対の電極を素子の上面に配置した構造、又はシリ
コンカーバイドから成る低抵抗性基板の上に窒化ガリウ
ム系化合物半導体層を形成し、一対の電極を素子の上面
と下面に配置した構造となっている。
ＧａＡｌＮ等の窒化ガリウム系化合物半導体から成る発
光層を備えた青色系発光素子（青色発光ダイオード）は
公知である。この種の発光素子は、サファイアから成る
絶縁性基板の上に窒化ガリウム系化合物半導体層を形成
し、一対の電極を素子の上面に配置した構造、又はシリ
コンカーバイドから成る低抵抗性基板の上に窒化ガリウ
ム系化合物半導体層を形成し、一対の電極を素子の上面
と下面に配置した構造となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の発光
素子は周知のように多数の素子の作り込まれたウエハを
ダイシング、スクライビング、へき開等によって切り出
して製作される。この時、サファイア等から成る基板は
硬度が高いため、このダイシングを良好に且つ生産性よ
く行うことが困難であった。また、サファイア等はそれ
自身高価であり、材料コストの面でも不利である。
素子は周知のように多数の素子の作り込まれたウエハを
ダイシング、スクライビング、へき開等によって切り出
して製作される。この時、サファイア等から成る基板は
硬度が高いため、このダイシングを良好に且つ生産性よ
く行うことが困難であった。また、サファイア等はそれ
自身高価であり、材料コストの面でも不利である。
【０００４】そこで、本願出願人は、サファイアやシリ
コンカーバイドから成る基板の代わりに、シリコンから
成る低抵抗基板を使用した半導体発光素子を試作した。
硬度がサファイアのように高くないシリコン等によって
基板を構成すれば、ダイシング工程などを良好に且つ生
産性よく行うことが可能であり、また一対の電極を半導
体基体の上面と下面に対向して配置すれば、電流通路を
半導体基体の厚み方向に形成することができ、電流通路
の抵抗値を下げて消費電力及び動作電圧の低減化も期待
された。
コンカーバイドから成る基板の代わりに、シリコンから
成る低抵抗基板を使用した半導体発光素子を試作した。
硬度がサファイアのように高くないシリコン等によって
基板を構成すれば、ダイシング工程などを良好に且つ生
産性よく行うことが可能であり、また一対の電極を半導
体基体の上面と下面に対向して配置すれば、電流通路を
半導体基体の厚み方向に形成することができ、電流通路
の抵抗値を下げて消費電力及び動作電圧の低減化も期待
された。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シリコ
ン等から成る基板は、窒化ガリウム系化合物半導体から
成る発光層から放出された波長３６５〜６２０ｎｍの光
に対して吸収層として機能する。このため、サファイア
又はシリコンカーバイドから成る基板を用いた発光素子
に比べて発光層からの光を効率よく外部に放出し難いこ
とが分かった。即ち、サファイア又はシリコンカーバイ
ドから成る基板を用いた発光素子によれば、基板が発光
層から放出される光を吸収しないため、基板内を透過し
た光を基板下面で反射させることによって光を比較的良
好に素子外部に取り出すことができる。一方、シリコン
等から成る基板は発光層から放出された光を吸収してし
まうため、発光層から下側に導出された光についての損
失が大きく、発光効率（外部量子効率）を高めることが
困難であった。
ン等から成る基板は、窒化ガリウム系化合物半導体から
成る発光層から放出された波長３６５〜６２０ｎｍの光
に対して吸収層として機能する。このため、サファイア
又はシリコンカーバイドから成る基板を用いた発光素子
に比べて発光層からの光を効率よく外部に放出し難いこ
とが分かった。即ち、サファイア又はシリコンカーバイ
ドから成る基板を用いた発光素子によれば、基板が発光
層から放出される光を吸収しないため、基板内を透過し
た光を基板下面で反射させることによって光を比較的良
好に素子外部に取り出すことができる。一方、シリコン
等から成る基板は発光層から放出された光を吸収してし
まうため、発光層から下側に導出された光についての損
失が大きく、発光効率（外部量子効率）を高めることが
困難であった。
【０００６】そこで、本発明の目的は、シリコン等から
成る低抵抗性基板を用いた半導体発光素子において、外
部量子効率即ち発光効率を高めた発光素子を提供するこ
とにある。
成る低抵抗性基板を用いた半導体発光素子において、外
部量子効率即ち発光効率を高めた発光素子を提供するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、上記
目的を達成するための本発明は、低抵抗性基板と、前記
低抵抗性基板の一方の主面上に形成された導電性を有す
る反射領域と、前記反射領域の上に形成されており且つ
窒化ガリウム系化合物から成る第１の導電形の第１の半
導体領域と、前記第１の半導体領域の上に形成されてお
り且つ窒化ガリウム系化合物から成り且つ前記第１の導
電形と反対の第２の導電形を有している第２の半導体領
域と、前記第２の半導体領域の表面上の一部に形成され
た第１の電極と、前記低抵抗性基板の他方の主面に形成
された第２の電極とを備え、前記反射領域は、相対的に
低い屈折率を有する低屈折率領域と、前記低屈折率領域
の屈折率よりも大きい屈折率を有する高屈折率領域とが
交互に積層されたものから成り、前記低屈折率領域はバ
リア層と井戸層とが交互に積層されたものから成り、前
記高屈折率領域は井戸層とバリア層とが交互に積層され
たものから成り、前記高屈折率領域の井戸層はＩｎ(イ
ンジウム)を含む窒化化合物から成り、前記低屈折率領
域のバリア層及び井戸層と前記高屈折率領域のバリア層
はＩｎを含まないか又は前記高屈折率領域の井戸層のＩ
ｎの含有率よりも低い含有率でＩｎを含む窒化化合物か
ら成ることを特徴とする半導体発光素子に係わるもので
ある。
目的を達成するための本発明は、低抵抗性基板と、前記
低抵抗性基板の一方の主面上に形成された導電性を有す
る反射領域と、前記反射領域の上に形成されており且つ
窒化ガリウム系化合物から成る第１の導電形の第１の半
導体領域と、前記第１の半導体領域の上に形成されてお
り且つ窒化ガリウム系化合物から成り且つ前記第１の導
電形と反対の第２の導電形を有している第２の半導体領
域と、前記第２の半導体領域の表面上の一部に形成され
た第１の電極と、前記低抵抗性基板の他方の主面に形成
された第２の電極とを備え、前記反射領域は、相対的に
低い屈折率を有する低屈折率領域と、前記低屈折率領域
の屈折率よりも大きい屈折率を有する高屈折率領域とが
交互に積層されたものから成り、前記低屈折率領域はバ
リア層と井戸層とが交互に積層されたものから成り、前
記高屈折率領域は井戸層とバリア層とが交互に積層され
たものから成り、前記高屈折率領域の井戸層はＩｎ(イ
ンジウム)を含む窒化化合物から成り、前記低屈折率領
域のバリア層及び井戸層と前記高屈折率領域のバリア層
はＩｎを含まないか又は前記高屈折率領域の井戸層のＩ
ｎの含有率よりも低い含有率でＩｎを含む窒化化合物か
ら成ることを特徴とする半導体発光素子に係わるもので
ある。
【０００８】なお、請求項２に示すように、低屈折率領
域の井戸層は、ＡｌzＧａ1-zＮ(但し、ｚは０≦ｚ≦
０．５を満足する数値)から成り、低屈折率領域のバリ
ア層は、ＡｌwＧａ1-wＮ(但し、ｗはｗ＞ｚを満足する
数値)から成り、高屈折率領域の井戸層は、ＡｌxＧａy
Ｉｎ1-x-yＮ（但し、ｘ及びｙは０≦ｘ≦０．５、０≦
ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ＜１を満足する数値）から成り、高
屈折率領域のバリア層は、ＡｌtＧａ1-tＮ（但し、ｔは
０≦ｔ≦１及び０≦１−ｔ≦１を満足する数値）から成
ることが望ましい．また、請求項３に示すように、第１
の半導体領域と前記第２の半導体領域との間に活性層が
介在していることが望ましい。また、請求項４に示すよ
うに、前記反射領域を、反射ピークが生じる波長が互い
に異なり且つ互いに積層された少なくと第１及び第２の
反射領域とすることができる。また、低屈折率領域のバ
リア層及び高屈折率領域のバリア層の厚みは５〜１００
オングストローム、低屈折率領域の井戸層及び高屈折率
領域の井戸層の厚みは５〜２００オングストロームとす
ることが望ましい．
域の井戸層は、ＡｌzＧａ1-zＮ(但し、ｚは０≦ｚ≦
０．５を満足する数値)から成り、低屈折率領域のバリ
ア層は、ＡｌwＧａ1-wＮ(但し、ｗはｗ＞ｚを満足する
数値)から成り、高屈折率領域の井戸層は、ＡｌxＧａy
Ｉｎ1-x-yＮ（但し、ｘ及びｙは０≦ｘ≦０．５、０≦
ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ＜１を満足する数値）から成り、高
屈折率領域のバリア層は、ＡｌtＧａ1-tＮ（但し、ｔは
０≦ｔ≦１及び０≦１−ｔ≦１を満足する数値）から成
ることが望ましい．また、請求項３に示すように、第１
の半導体領域と前記第２の半導体領域との間に活性層が
介在していることが望ましい。また、請求項４に示すよ
うに、前記反射領域を、反射ピークが生じる波長が互い
に異なり且つ互いに積層された少なくと第１及び第２の
反射領域とすることができる。また、低屈折率領域のバ
リア層及び高屈折率領域のバリア層の厚みは５〜１００
オングストローム、低屈折率領域の井戸層及び高屈折率
領域の井戸層の厚みは５〜２００オングストロームとす
ることが望ましい．
【０００９】
【発明の効果】本願各請求項の発明は次の効果を有す
る。 （１） 低抵抗性基板の上に、異なる実効屈折率を有す
る低屈折率領域と高屈折率領域とからなる反射領域が形
成されているので、発光領域から基板側に放出された光
は、反射領域によって基板の上側に反射される。この結
果、発光素子の発光効率を増大することができる。 （２） 反射領域にＩｎを含めたので、反射領域がバッ
ファ層として良好に機能し、発光特性が良好に得られ
る。即ち、発光特性が良好に得られる第１の理由は、低
抵抗性基板の一方の主面に形成されたＩｎを含む反射領
域が低抵抗性基板の結晶方位を良好に引き継ぐことがで
き、この反射領域の主面に半導体領域を良好に形成する
ことができることにある。発光特性が良好に得られる第
２の理由は、低抵抗性基板とＧａＮ系半導体領域との間
にＩｎを含む井戸層とバリア層を有する高屈折率層を介
在させることによって、反射領域の応力に基づく歪みが
発生することを良好に防止できること、及び反射領域の
上面に形成されるＧａＮ系半導体領域にクラックが生じ
ることを防止できることにある。 （３） 消費電力及び動作抵抗を低減することができ
る。即ち、基板が低抵抗性基板であるので、電流通路を
半導体領域の厚み方向に形成することができ、サファイ
ア等から成る絶縁性基板を使用した従来の発光ダイオー
ドに比べて電流通路の抵抗値を下げて消費電力及び動作
電圧の低減化を図ることができる。
る。 （１） 低抵抗性基板の上に、異なる実効屈折率を有す
る低屈折率領域と高屈折率領域とからなる反射領域が形
成されているので、発光領域から基板側に放出された光
は、反射領域によって基板の上側に反射される。この結
果、発光素子の発光効率を増大することができる。 （２） 反射領域にＩｎを含めたので、反射領域がバッ
ファ層として良好に機能し、発光特性が良好に得られ
る。即ち、発光特性が良好に得られる第１の理由は、低
抵抗性基板の一方の主面に形成されたＩｎを含む反射領
域が低抵抗性基板の結晶方位を良好に引き継ぐことがで
き、この反射領域の主面に半導体領域を良好に形成する
ことができることにある。発光特性が良好に得られる第
２の理由は、低抵抗性基板とＧａＮ系半導体領域との間
にＩｎを含む井戸層とバリア層を有する高屈折率層を介
在させることによって、反射領域の応力に基づく歪みが
発生することを良好に防止できること、及び反射領域の
上面に形成されるＧａＮ系半導体領域にクラックが生じ
ることを防止できることにある。 （３） 消費電力及び動作抵抗を低減することができ
る。即ち、基板が低抵抗性基板であるので、電流通路を
半導体領域の厚み方向に形成することができ、サファイ
ア等から成る絶縁性基板を使用した従来の発光ダイオー
ドに比べて電流通路の抵抗値を下げて消費電力及び動作
電圧の低減化を図ることができる。
【００１０】
【実施形態及び実施例】次に、図１〜図７を参照して本
発明の実施形態及び実施例に係わる半導体発光素子とし
ての窒化ガリウム系化合物青色発光ダイオードを説明す
る。
発明の実施形態及び実施例に係わる半導体発光素子とし
ての窒化ガリウム系化合物青色発光ダイオードを説明す
る。
【００１１】
【第１の実施例】図１及び図２に示す本発明の第１の実
施例に従う青色発光ダイオードは、シリコン基板から成
る低抵抗性半導体基板（以下、低抵抗性基板という）１
１、反射領域としての分布ブラッグ反射膜即ち超格子Ｄ
ＢＲ（Distributed Braｇｇ Reflectors）層１２、Ｇａ
Ｎ（窒化ガリウム）から成る第１の半導体領域としての
ｎ形半導体領域１３、ｐ形のＩｎＧａＮ（窒化ガリウム
インジウム）から成る活性層１４、及び第２の半導体領
域としてのＧａＮ（窒化ガリウム）から成るｐ形半導体
領域１５を順次に積層した構成の板状基体１６と、この
基体１６の一方の主面（上面）即ちｐ形半導体領域１５
に電気的に接続されたアノード電極１７と、この基体１
６の他方の主面（下面）即ち低抵抗性基板１１の下面に
電気的に接続されたカソード電極１８とを備えている。
なお、超格子ＤＢＲ層１２、ｎ形半導体領域１３、活性
層１４、及びｐ形半導体領域１５は低抵抗性基板１１の
上に順次にそれぞれの結晶方位を揃えて成長させたもの
である。
施例に従う青色発光ダイオードは、シリコン基板から成
る低抵抗性半導体基板（以下、低抵抗性基板という）１
１、反射領域としての分布ブラッグ反射膜即ち超格子Ｄ
ＢＲ（Distributed Braｇｇ Reflectors）層１２、Ｇａ
Ｎ（窒化ガリウム）から成る第１の半導体領域としての
ｎ形半導体領域１３、ｐ形のＩｎＧａＮ（窒化ガリウム
インジウム）から成る活性層１４、及び第２の半導体領
域としてのＧａＮ（窒化ガリウム）から成るｐ形半導体
領域１５を順次に積層した構成の板状基体１６と、この
基体１６の一方の主面（上面）即ちｐ形半導体領域１５
に電気的に接続されたアノード電極１７と、この基体１
６の他方の主面（下面）即ち低抵抗性基板１１の下面に
電気的に接続されたカソード電極１８とを備えている。
なお、超格子ＤＢＲ層１２、ｎ形半導体領域１３、活性
層１４、及びｐ形半導体領域１５は低抵抗性基板１１の
上に順次にそれぞれの結晶方位を揃えて成長させたもの
である。
【００１２】低抵抗性基板１１は、ｎ形導電形不純物と
して例えばＡｓ（砒素）が５×１０ １８ｃｍ−３〜５×
１０１ 9ｃｍ−３程度の高濃度で導入され且つ（１１
１）面を有するｎ＋形のシリコン単結晶基板から成り、
その抵抗率は０．０００１Ω・ｃｍ〜０．０１Ω・ｃｍ
程度であって、実質的に導電体と呼ぶことができるもの
である。従って、この低抵抗性基板１１はカソード電極
１８と共に発光ダイオードのカソード電極として機能す
る。なお、本実施例では、ｐ形半導体領域１５、活性層
１４及びｎ形半導体領域１３から成る発光部の支持体と
して機能するように低抵抗性基板１１の厚みを約３５０
μｍに設定した。
して例えばＡｓ（砒素）が５×１０ １８ｃｍ−３〜５×
１０１ 9ｃｍ−３程度の高濃度で導入され且つ（１１
１）面を有するｎ＋形のシリコン単結晶基板から成り、
その抵抗率は０．０００１Ω・ｃｍ〜０．０１Ω・ｃｍ
程度であって、実質的に導電体と呼ぶことができるもの
である。従って、この低抵抗性基板１１はカソード電極
１８と共に発光ダイオードのカソード電極として機能す
る。なお、本実施例では、ｐ形半導体領域１５、活性層
１４及びｎ形半導体領域１３から成る発光部の支持体と
して機能するように低抵抗性基板１１の厚みを約３５０
μｍに設定した。
【００１３】低抵抗性基板１１の一方の主面全体を被覆
するように形成された導電性を有する反射領域としての
超格子ＤＢＲ層１２は、低屈折率領域としての低屈折率
層１２ａと高屈折率領域としての高屈折率層１２ｂとが
交互に積層されたものである。即ち、図１では図示の都
合上低屈折率層１２ａと高屈折率層１２ｂとがそれぞれ
２層のみ示されているが、実際の超格子ＤＢＲ層１２は
低屈折率層１２ａと高屈折率層１２ｂとをそれぞれ１０
層有し、これ等が交互に積層され、合計で２０層に形成
されている。低屈折率層１２ａと高屈折率層１２ｂの厚
みは、活性層から放出される光の波長等によって決定さ
れる。本実施例では波長４５０ｎｍ付近に発光波長ピー
クを有するＧａＮ系化合物半導体発光素子が使用されて
いるため、超格子ＤＢＲ層１２は４５０ｎｍの波長の光
に対して最大反射率（反射ピーク）を有するように形成
されている。ここで、低屈折率層１２ａと高屈折率層１
２ｂの厚みは、λ／４×１／ｎ（λは発光波長、ｎは屈
折率）により求めることができる。従って、低屈折率層
１２ａと高屈折率層１２ｂを構成する後述の量子井戸層
とバリア層の厚みを等しくした場合には、低屈折率層１
２ａをＡｌとＧａＮの超格子で構成すると、その実効屈
折率は２．４１となり、その層厚は約４６４オングスト
ロームとなる。一方、高屈折率層１２ｂはＩｎＮとＧａ
Ｎの超格子で構成すると、その実効屈折率は２．８とな
り、その層厚は約４００オングストロームとなる。以上
より、本実施例の超格子ＤＢＲ層１２の厚みは、合計で
約８５００オングストロ−ムである。
するように形成された導電性を有する反射領域としての
超格子ＤＢＲ層１２は、低屈折率領域としての低屈折率
層１２ａと高屈折率領域としての高屈折率層１２ｂとが
交互に積層されたものである。即ち、図１では図示の都
合上低屈折率層１２ａと高屈折率層１２ｂとがそれぞれ
２層のみ示されているが、実際の超格子ＤＢＲ層１２は
低屈折率層１２ａと高屈折率層１２ｂとをそれぞれ１０
層有し、これ等が交互に積層され、合計で２０層に形成
されている。低屈折率層１２ａと高屈折率層１２ｂの厚
みは、活性層から放出される光の波長等によって決定さ
れる。本実施例では波長４５０ｎｍ付近に発光波長ピー
クを有するＧａＮ系化合物半導体発光素子が使用されて
いるため、超格子ＤＢＲ層１２は４５０ｎｍの波長の光
に対して最大反射率（反射ピーク）を有するように形成
されている。ここで、低屈折率層１２ａと高屈折率層１
２ｂの厚みは、λ／４×１／ｎ（λは発光波長、ｎは屈
折率）により求めることができる。従って、低屈折率層
１２ａと高屈折率層１２ｂを構成する後述の量子井戸層
とバリア層の厚みを等しくした場合には、低屈折率層１
２ａをＡｌとＧａＮの超格子で構成すると、その実効屈
折率は２．４１となり、その層厚は約４６４オングスト
ロームとなる。一方、高屈折率層１２ｂはＩｎＮとＧａ
Ｎの超格子で構成すると、その実効屈折率は２．８とな
り、その層厚は約４００オングストロームとなる。以上
より、本実施例の超格子ＤＢＲ層１２の厚みは、合計で
約８５００オングストロ−ムである。
【００１４】低屈折率層１２ａは、図３に示すように複
数の障壁層即ちバリア層２１と複数の量子井戸層２２と
を交互に積層したものから成る。バリア層２１は、Ａｌ
wＧａ1-wＮ（但し、ｗはｚ＜ｗ≦１を満足する数値、ｚ
は０≦ｚ≦０．５を満足する数値）においてｗ＝１にし
たものに相当するＡｌＮから成る絶縁性の極薄の膜であ
り、量子井戸層２２はＡｌzＧａ1-zＮ（０≦ｚ≦０．
５）においてｚ＝０にしたもものに相当するＧａＮから
成るｎ形半導体領域の極薄の膜である。量子井戸層２２
の厚みは、量子井戸準位ができるように５〜２００オン
グストロームとするのが望ましく、本実施例では５８オ
ングストロームとされている。また、バリア層２１の厚
みは量子力学的なトンネル効果を得ることができるよう
に１００オングストローム以下とするのが望ましく、本
実施例では量子井戸層と同じ厚みの５８オングストロー
ムとされている。ＡｌＮから成るバリア層２１とＧａＮ
から成る量子井戸層２２をそれぞれ４層有し、合計で８
層に形成された低屈折率層１２ａの厚みは４６４オング
ストロームである。なお、井戸層２２は、基板１１と同
一の導電形にすることが望ましく、ｎ形不純物としてＳ
ｉがド−ピングされている。もし、基板１１がｐ形の場
合には井戸層２２にｐ形不純物としてＭｇをド−ピング
する。
数の障壁層即ちバリア層２１と複数の量子井戸層２２と
を交互に積層したものから成る。バリア層２１は、Ａｌ
wＧａ1-wＮ（但し、ｗはｚ＜ｗ≦１を満足する数値、ｚ
は０≦ｚ≦０．５を満足する数値）においてｗ＝１にし
たものに相当するＡｌＮから成る絶縁性の極薄の膜であ
り、量子井戸層２２はＡｌzＧａ1-zＮ（０≦ｚ≦０．
５）においてｚ＝０にしたもものに相当するＧａＮから
成るｎ形半導体領域の極薄の膜である。量子井戸層２２
の厚みは、量子井戸準位ができるように５〜２００オン
グストロームとするのが望ましく、本実施例では５８オ
ングストロームとされている。また、バリア層２１の厚
みは量子力学的なトンネル効果を得ることができるよう
に１００オングストローム以下とするのが望ましく、本
実施例では量子井戸層と同じ厚みの５８オングストロー
ムとされている。ＡｌＮから成るバリア層２１とＧａＮ
から成る量子井戸層２２をそれぞれ４層有し、合計で８
層に形成された低屈折率層１２ａの厚みは４６４オング
ストロームである。なお、井戸層２２は、基板１１と同
一の導電形にすることが望ましく、ｎ形不純物としてＳ
ｉがド−ピングされている。もし、基板１１がｐ形の場
合には井戸層２２にｐ形不純物としてＭｇをド−ピング
する。
【００１５】高屈折率層１２ｂは、図４に示すように複
数の量子井戸層２３と複数のバリア層２４とを交互に積
層したものから成る。量子井戸層２３はＡｌxＧａyＩｎ
1-x- yＮ（０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ＜１、０≦ｘ≦０．
５）において、ｘ＝ｙ＝０にしたものに相当するＩｎＮ
から成る極薄のｎ形半導体領域から成る。バリア層２４
は、ＡｌtＧａ1-tＮ（０≦ｔ＜１）において、ｔ＝０に
相当するＧａＮから成る絶縁性の極薄の膜である。量子
井戸層２３は、量子井戸準位が形成できるように５〜２
００オングストロームにすることが望ましく、本実施例
では５０オングストロームとされている。また、バリア
層２４の厚みは量子力学的なトンネル効果が得られるよ
うに、５〜１００オングストロームの範囲にすることが
望ましく、本実施例では量子井戸層と同じ５０オングス
トロームとされている。ＩｎＮから成る量子井戸層２３
とＧａＮから成るバリア層２４をそれぞれ４層有し、合
計で８層に形成された高屈折率層１２ｂの厚みは４００
オングストロームである。なお、井戸層２３は、基板１
１と同一の導電形にすることが望ましく、ｎ形不純物と
してＳｉがド−ピングされている。もし、基板１１がｐ
形の場合には井戸層２３にｐ形不純物としてＭｇをド−
ピングする。
数の量子井戸層２３と複数のバリア層２４とを交互に積
層したものから成る。量子井戸層２３はＡｌxＧａyＩｎ
1-x- yＮ（０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ＜１、０≦ｘ≦０．
５）において、ｘ＝ｙ＝０にしたものに相当するＩｎＮ
から成る極薄のｎ形半導体領域から成る。バリア層２４
は、ＡｌtＧａ1-tＮ（０≦ｔ＜１）において、ｔ＝０に
相当するＧａＮから成る絶縁性の極薄の膜である。量子
井戸層２３は、量子井戸準位が形成できるように５〜２
００オングストロームにすることが望ましく、本実施例
では５０オングストロームとされている。また、バリア
層２４の厚みは量子力学的なトンネル効果が得られるよ
うに、５〜１００オングストロームの範囲にすることが
望ましく、本実施例では量子井戸層と同じ５０オングス
トロームとされている。ＩｎＮから成る量子井戸層２３
とＧａＮから成るバリア層２４をそれぞれ４層有し、合
計で８層に形成された高屈折率層１２ｂの厚みは４００
オングストロームである。なお、井戸層２３は、基板１
１と同一の導電形にすることが望ましく、ｎ形不純物と
してＳｉがド−ピングされている。もし、基板１１がｐ
形の場合には井戸層２３にｐ形不純物としてＭｇをド−
ピングする。
【００１６】低屈折率層１２ａと高屈折率層１２ｂは周
知のＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長方法）によって
それぞれＡｌＮ層及びＧａＮ層と、ＩｎＮ層及びＧａＮ
層を順次連続して積層形成したものである。即ち、シリ
コン単結晶の低抵抗性基板１１をＭＯＣＶＤ装置の反応
室内に配置し、まず１１２０℃で１０分間のサーマルク
リーニングを施して表面の酸化膜を除去する。
知のＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長方法）によって
それぞれＡｌＮ層及びＧａＮ層と、ＩｎＮ層及びＧａＮ
層を順次連続して積層形成したものである。即ち、シリ
コン単結晶の低抵抗性基板１１をＭＯＣＶＤ装置の反応
室内に配置し、まず１１２０℃で１０分間のサーマルク
リーニングを施して表面の酸化膜を除去する。
【００１７】次に、反応室内に６６ｃｃ（６３μmol ／
分）のＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガスと３リッ
トル（０．１４mol ／分）のＮＨ3 （アンモニア）ガス
を約３１秒間かけて供給して、厚さ約５８オングストロ
ームのＡｌＮから成るバリア層２１を形成する。次に、
ＴＭＡガスの供給をストップして、反応室内に２０ｃｃ
（６３μmol ／分）のＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガ
スと２００ｃｃ（２１ｎmol ／分）のシラン（Ｓｉ
Ｈ4 ）を約１７秒間かけて供給して厚さ約５８オングス
トロームのＧａＮから成る量子井戸層２３を形成する。
ここで、シランガスは形成膜中にｎ形不純物としてのＳ
ｉを導入するためのものである。これを４回繰り返し
て、層厚の合計が４６４オングストロームの低屈折率層
１２ａを得る。
分）のＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガスと３リッ
トル（０．１４mol ／分）のＮＨ3 （アンモニア）ガス
を約３１秒間かけて供給して、厚さ約５８オングストロ
ームのＡｌＮから成るバリア層２１を形成する。次に、
ＴＭＡガスの供給をストップして、反応室内に２０ｃｃ
（６３μmol ／分）のＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガ
スと２００ｃｃ（２１ｎmol ／分）のシラン（Ｓｉ
Ｈ4 ）を約１７秒間かけて供給して厚さ約５８オングス
トロームのＧａＮから成る量子井戸層２３を形成する。
ここで、シランガスは形成膜中にｎ形不純物としてのＳ
ｉを導入するためのものである。これを４回繰り返し
て、層厚の合計が４６４オングストロームの低屈折率層
１２ａを得る。
【００１８】続いて、低屈折率層１２ａを有する基板１
１の温度を７００℃まで下げた後、反応室内に１５０ｃ
ｃ（５９μmol ／分）のＴＭＩ（トリメチルインジウ
ム）ガスと５リットル（０．２３mol ／分）のＮＨ3
（アンモニア）ガスと２００ｃｃ（２１ｎmol ／分）の
シラン（ＳｉＨ4 ）を約１９５秒間かけて供給して、厚
さ約５０オングストロームのＩｎＮから成る量子井戸層
２３を低屈折率層１２ａの上に形成する。次に、ＴＭＩ
ガスの供給をストップして、反応室内に２．１ｃｃ
（６．２μmol ／分）のＴＭＧ（トリメチルガリウム）
ガスと５リットル（０．２３mol ／分）のＮＨ3 （アン
モニア）ガスを約１５５秒間かけて供給して厚さ約５０
オングストロームのＧａＮから成るバリア層２４を形成
する。これを４回繰り返して、層厚の合計が４００オン
グストロームの高屈折率層１２ｂを得る。
１の温度を７００℃まで下げた後、反応室内に１５０ｃ
ｃ（５９μmol ／分）のＴＭＩ（トリメチルインジウ
ム）ガスと５リットル（０．２３mol ／分）のＮＨ3
（アンモニア）ガスと２００ｃｃ（２１ｎmol ／分）の
シラン（ＳｉＨ4 ）を約１９５秒間かけて供給して、厚
さ約５０オングストロームのＩｎＮから成る量子井戸層
２３を低屈折率層１２ａの上に形成する。次に、ＴＭＩ
ガスの供給をストップして、反応室内に２．１ｃｃ
（６．２μmol ／分）のＴＭＧ（トリメチルガリウム）
ガスと５リットル（０．２３mol ／分）のＮＨ3 （アン
モニア）ガスを約１５５秒間かけて供給して厚さ約５０
オングストロームのＧａＮから成るバリア層２４を形成
する。これを４回繰り返して、層厚の合計が４００オン
グストロームの高屈折率層１２ｂを得る。
【００１９】低屈折率層１２ａと高屈折率層１２ｂとの
形成を同一の方法で交互に１０回繰り返して合計２０層
の超格子ＤＢＲ層１２を得る。
形成を同一の方法で交互に１０回繰り返して合計２０層
の超格子ＤＢＲ層１２を得る。
【００２０】超格子ＤＢＲ層１２の上面に設けられたｎ
形半導体領域１３、活性層１４及びｐ形半導体領域１５
は周知のＭＯＣＶＤ法によって順次連続して形成したも
のである。即ち、上面に超格子ＤＢＲ層１２が形成され
た低抵抗性基板１１をＭＯＣＶＤ装置の反応室内に配置
して、反応室内にまずトリメチルガリウムガス即ちＴＭ
Ｇガス、ＮＨ3 （アンモニア）ガス、ＳｉＨ4 （シラ
ン）ガスを供給してバッファ層１２の上面にｎ形半導体
領域１３を形成する。ここで、シランガスは形成膜中に
ｎ形不純物としてのＳｉを導入するためのものである。
本実施例では超格子ＤＢＲ層１２が形成された低抵抗性
基板１１の加熱温度を１０４０℃とした後、ＴＭＧガス
の流量即ちＧａの供給量を約４．３μmol ／分、ＮＨ3
ガスの流量即ちＮＨ3 の供給量を約５３．６ｍmol ／
分、シランガスの流量即ちＳｉの供給量を約１．５ｎmo
l ／分とした。また、本実施例では、ｎ形半導体領域１
３の厚みを約２μｍとした。また、ｎ形半導体領域１３
の不純物濃度は約３×１０１８ｃｍ−３であり、低抵抗
性基板１１の不純物濃度よりは十分に低い。なお、本実
施例によればバッファ層として機能する超格子ＤＢＲ層
１２が介在することにより、比較的高温でｎ形半導体層
１３を超格子ＤＢＲ層１２の上面に直接に形成すること
が可能になる。
形半導体領域１３、活性層１４及びｐ形半導体領域１５
は周知のＭＯＣＶＤ法によって順次連続して形成したも
のである。即ち、上面に超格子ＤＢＲ層１２が形成され
た低抵抗性基板１１をＭＯＣＶＤ装置の反応室内に配置
して、反応室内にまずトリメチルガリウムガス即ちＴＭ
Ｇガス、ＮＨ3 （アンモニア）ガス、ＳｉＨ4 （シラ
ン）ガスを供給してバッファ層１２の上面にｎ形半導体
領域１３を形成する。ここで、シランガスは形成膜中に
ｎ形不純物としてのＳｉを導入するためのものである。
本実施例では超格子ＤＢＲ層１２が形成された低抵抗性
基板１１の加熱温度を１０４０℃とした後、ＴＭＧガス
の流量即ちＧａの供給量を約４．３μmol ／分、ＮＨ3
ガスの流量即ちＮＨ3 の供給量を約５３．６ｍmol ／
分、シランガスの流量即ちＳｉの供給量を約１．５ｎmo
l ／分とした。また、本実施例では、ｎ形半導体領域１
３の厚みを約２μｍとした。また、ｎ形半導体領域１３
の不純物濃度は約３×１０１８ｃｍ−３であり、低抵抗
性基板１１の不純物濃度よりは十分に低い。なお、本実
施例によればバッファ層として機能する超格子ＤＢＲ層
１２が介在することにより、比較的高温でｎ形半導体層
１３を超格子ＤＢＲ層１２の上面に直接に形成すること
が可能になる。
【００２１】続いて、低抵抗性基板１１の加熱温度を８
００℃とし、反応室内にＴＭＧガス、アンモニアガスに
加えてトリメチルインジウムガス（以下、ＴＭＩガスと
いう）とビスシクロペンタジェニルマグネシウムガス
（以下、Ｃｐ2 Ｍｇガスという）を供給してｎ形半導体
領域１３の上面にｐ形ＩｎＧａＮから成る活性層１４を
形成する。ここで、Ｃｐ2 Ｍｇガスは形成膜中にｐ形導
電形の不純物としてのＭｇを導入するためのものであ
る。本実施例では、ＴＭＧガスの流量を約１．１μmol
／分、ＮＨ3 ガスの流量を約６７ｍmol ／分、ＴＭＩガ
スの流量即ちＩｎの供給量を約４５μmol ／分、Ｇｐ2
Ｍｇガスの流量即ちＭｇの供給量を約１２ｎmol ／分と
した。また、活性層１４の厚みは約２０オングストロー
ム、活性層１４の不純物濃度は約３×１０１７ｃｍ−３
である。
００℃とし、反応室内にＴＭＧガス、アンモニアガスに
加えてトリメチルインジウムガス（以下、ＴＭＩガスと
いう）とビスシクロペンタジェニルマグネシウムガス
（以下、Ｃｐ2 Ｍｇガスという）を供給してｎ形半導体
領域１３の上面にｐ形ＩｎＧａＮから成る活性層１４を
形成する。ここで、Ｃｐ2 Ｍｇガスは形成膜中にｐ形導
電形の不純物としてのＭｇを導入するためのものであ
る。本実施例では、ＴＭＧガスの流量を約１．１μmol
／分、ＮＨ3 ガスの流量を約６７ｍmol ／分、ＴＭＩガ
スの流量即ちＩｎの供給量を約４５μmol ／分、Ｇｐ2
Ｍｇガスの流量即ちＭｇの供給量を約１２ｎmol ／分と
した。また、活性層１４の厚みは約２０オングストロー
ム、活性層１４の不純物濃度は約３×１０１７ｃｍ−３
である。
【００２２】続いて、低抵抗性基板１１の加熱温度を１
０４０℃とし、反応室内にＴＭＧガス、アンモニアガス
及びＣＰ2 Ｍｇガスを供給して活性層１４の上面にｐ形
ＧａＮから成るｐ形半導体領域１５を形成する。本実施
例では、この時のＴＭＧガスの流量を約４．３μmol ／
分、アンモニアガスの流量を約５３．６μmol ／分、Ｃ
ｐ2 Ｍｇガスの流量を約０．１２μmol ／分とした。ま
た、ｐ形半導体領域１５の厚みは約０．５μｍ、ｐ形半
導体領域１５の不純物濃度は約３×１０１８ｃｍ−３で
ある。
０４０℃とし、反応室内にＴＭＧガス、アンモニアガス
及びＣＰ2 Ｍｇガスを供給して活性層１４の上面にｐ形
ＧａＮから成るｐ形半導体領域１５を形成する。本実施
例では、この時のＴＭＧガスの流量を約４．３μmol ／
分、アンモニアガスの流量を約５３．６μmol ／分、Ｃ
ｐ2 Ｍｇガスの流量を約０．１２μmol ／分とした。ま
た、ｐ形半導体領域１５の厚みは約０．５μｍ、ｐ形半
導体領域１５の不純物濃度は約３×１０１８ｃｍ−３で
ある。
【００２３】上記のＭＯＣＶＤ成長方法によれば、バッ
ファ層としての機能及び光反射層としての機能を有する
超格子ＤＢＲ層１２の上面に、この超格子ＤＢＲ層１２
の結晶方位に揃えてｎ形半導体領域１３、活性層１４及
びｐ形半導体領域１５を形成することができる。即ち、
単結晶シリコン基板から成る低抵抗性基板１１の結晶方
位を良好に引き継いでいる超格子ＤＢＲ層１２の上にこ
れを核としてｎ形半導体領域１３、活性層１４及びｐ形
半導体領域１５が順次に良好にエピタキシャル成長され
る。
ファ層としての機能及び光反射層としての機能を有する
超格子ＤＢＲ層１２の上面に、この超格子ＤＢＲ層１２
の結晶方位に揃えてｎ形半導体領域１３、活性層１４及
びｐ形半導体領域１５を形成することができる。即ち、
単結晶シリコン基板から成る低抵抗性基板１１の結晶方
位を良好に引き継いでいる超格子ＤＢＲ層１２の上にこ
れを核としてｎ形半導体領域１３、活性層１４及びｐ形
半導体領域１５が順次に良好にエピタキシャル成長され
る。
【００２４】第１の電極としてのアノード電極１７は、
例えばニッケルと金を周知の真空蒸着法等によって半導
体基体１６の上面に付着させることによって形成し、ｐ
形半導体領域１５の表面に低抵抗接触させる。このアノ
ード電極１７は図２に示すように円形の平面形状を有し
ており、半導体基体１６の上面のほぼ中央に配置されて
いる。半導体基体１６の上面のうち、アノード電極１７
の形成されていない領域１９は、光取り出し領域として
機能する。
例えばニッケルと金を周知の真空蒸着法等によって半導
体基体１６の上面に付着させることによって形成し、ｐ
形半導体領域１５の表面に低抵抗接触させる。このアノ
ード電極１７は図２に示すように円形の平面形状を有し
ており、半導体基体１６の上面のほぼ中央に配置されて
いる。半導体基体１６の上面のうち、アノード電極１７
の形成されていない領域１９は、光取り出し領域として
機能する。
【００２５】第２の電極としてのカソード電極１８は、
半導体基体１６の上面に形成せずに、例えばチタンとア
ルミニウムを周知の真空蒸着法等によって基板１１の下
面に形成し、低抵抗性基板１１の下面全体に低抵抗接触
させる。
半導体基体１６の上面に形成せずに、例えばチタンとア
ルミニウムを周知の真空蒸着法等によって基板１１の下
面に形成し、低抵抗性基板１１の下面全体に低抵抗接触
させる。
【００２６】図１の青色発光ダイオードを外部装置に取
付ける時には、例えばカソード電極１８を回路基板等の
外部電極に対して半田又は導電性接着剤で固着し、アノ
ード電極１７を周知のワイヤボンディング方法によって
外部電極に対してワイヤで電気的に接続する。
付ける時には、例えばカソード電極１８を回路基板等の
外部電極に対して半田又は導電性接着剤で固着し、アノ
ード電極１７を周知のワイヤボンディング方法によって
外部電極に対してワイヤで電気的に接続する。
【００２７】本実施例の青色発光ダイオードによれば、
次の効果が得られる。 （１） サファイアやシリコンカーバイドに比べて著し
く低コストであり加工性も良いシリコンから成る基板１
１を使用することができるので、材料コスト及び生産コ
ストの削減が可能である。このため、従来では他の発光
素子に比べて高価であったＧａＮ系発光ダイオードのコ
スト削減が可能となる。 （２） シリコンから成る基板１１に発光素子が形成で
きるため、基板１１内に他の電子素子を形成することが
でき、ＧａＮ系半導体発光素子がその他の半導体素子と
同一の半導体基板内に集積された半導体集積回路を容易
に実現できる。 （３） 光吸収性を有するシリコンから成る低抵抗性基
板１１の上に、異なる実効屈折率を有する超格子層（Ａ
ｌＮ／ＧａＮ）から成る低屈折率層１２ａとこれと超格
子層（ＩｎＮ／ＧａＮ）から成る高屈折率層１２ｂとを
一組とする分布ブラッグ反射膜（超格子ＤＢＲ膜）の複
数から成る超格子ＤＢＲ層１２が形成されている。従っ
て、発光層即ち活性層１４から基体１６の下面側に放出
された光は、超格子ＤＢＲ層１２によって基体１６の上
面側に反射される。この結果、発光素子の外部量子効率
即ち発光効率を増大することができる。 （４） 超格子ＤＢＲ層１２がバッファ層として良好に
機能するため、発光特性が良好に得られる。即ち、発光
特性が良好に得られる第１の理由は、低抵抗性基板１１
の一方の主面に形成されたＡｌＮ層２１及びＧａＮ層２
２から成る低屈折率層１２ａとＩｎＮ層２３及びＧａＮ
層２４から成る高屈折率層１２ｂから構成される超格子
ＤＢＲ層１２が、シリコンから成る低抵抗性基板１１の
結晶方位を良好に引き継ぐことができ、このＤＢＲ層１
２を核としてその一方の主面にｎ形半導体領域１３、活
性層１４及びｐ形半導体領域１５を順次、結晶性を良好
にして積層形成することができることにある。発光特性
が良好に得られる第２の理由は、低抵抗性基板１１とＧ
ａＮ系半導体領域との間にＩｎＮ層２１及びＧａＮ層２
４が複数積層されて成る高屈折率層１２ｂを介在させる
ことによって、超格子ＤＢＲ層１２の応力に基づく歪み
が発生することを良好に防止できること、及び超格子Ｄ
ＢＲ層１２の上面に形成されるＧａＮ系半導体領域にク
ラックが生じることを防止できることにある。即ち、低
抵抗性基板１１とＧａＮ系半導体領域との間に例えばＡ
ｌxＧａ1-xＮ（但し、ｘは０＜ｘ≦１を満足する数値）
層及びＧａＮ層が複数積層されて成るバッファ層を介在
させた場合には、このバッファ層の歪みを緩和するため
にその上に形成されるＧａＮ系半導体領域にクラックが
生じ易い。これに対し、本発明に従って低抵抗性基板１
１とＧａＮ系半導体領域との間にＡｌxＧａ1-x層及びＩ
ｎyＧａ1-yＮ層を含む超格子ＤＢＲ層１２を介在させた
場合には、ＧａＮ系半導体領域にクラックをほとんど生
じさせることなく、超格子ＤＢＲ層１２の応力緩和、歪
み緩和が可能である。この理由は必ずしも明らかではな
いが、ＩｎyＧａ1-yＮのある結晶面がスリップ等により
超格子ＤＢＲ層１２に内在した歪みを開放、緩和してい
るためと考えられる。（５） 消費電力及び動作抵抗が
小さい青色発光ダイオードを実現することができる。即
ち、基板１１がシリコン等から成る低抵抗性基板である
ので、電流通路を基体１６の厚み方向に形成することが
でき、サファイア等から成る絶縁性基板を使用した従来
の発光ダイオードに比べて電流通路の抵抗値を下げて消
費電力及び動作電圧の低減化を図ることができる。
次の効果が得られる。 （１） サファイアやシリコンカーバイドに比べて著し
く低コストであり加工性も良いシリコンから成る基板１
１を使用することができるので、材料コスト及び生産コ
ストの削減が可能である。このため、従来では他の発光
素子に比べて高価であったＧａＮ系発光ダイオードのコ
スト削減が可能となる。 （２） シリコンから成る基板１１に発光素子が形成で
きるため、基板１１内に他の電子素子を形成することが
でき、ＧａＮ系半導体発光素子がその他の半導体素子と
同一の半導体基板内に集積された半導体集積回路を容易
に実現できる。 （３） 光吸収性を有するシリコンから成る低抵抗性基
板１１の上に、異なる実効屈折率を有する超格子層（Ａ
ｌＮ／ＧａＮ）から成る低屈折率層１２ａとこれと超格
子層（ＩｎＮ／ＧａＮ）から成る高屈折率層１２ｂとを
一組とする分布ブラッグ反射膜（超格子ＤＢＲ膜）の複
数から成る超格子ＤＢＲ層１２が形成されている。従っ
て、発光層即ち活性層１４から基体１６の下面側に放出
された光は、超格子ＤＢＲ層１２によって基体１６の上
面側に反射される。この結果、発光素子の外部量子効率
即ち発光効率を増大することができる。 （４） 超格子ＤＢＲ層１２がバッファ層として良好に
機能するため、発光特性が良好に得られる。即ち、発光
特性が良好に得られる第１の理由は、低抵抗性基板１１
の一方の主面に形成されたＡｌＮ層２１及びＧａＮ層２
２から成る低屈折率層１２ａとＩｎＮ層２３及びＧａＮ
層２４から成る高屈折率層１２ｂから構成される超格子
ＤＢＲ層１２が、シリコンから成る低抵抗性基板１１の
結晶方位を良好に引き継ぐことができ、このＤＢＲ層１
２を核としてその一方の主面にｎ形半導体領域１３、活
性層１４及びｐ形半導体領域１５を順次、結晶性を良好
にして積層形成することができることにある。発光特性
が良好に得られる第２の理由は、低抵抗性基板１１とＧ
ａＮ系半導体領域との間にＩｎＮ層２１及びＧａＮ層２
４が複数積層されて成る高屈折率層１２ｂを介在させる
ことによって、超格子ＤＢＲ層１２の応力に基づく歪み
が発生することを良好に防止できること、及び超格子Ｄ
ＢＲ層１２の上面に形成されるＧａＮ系半導体領域にク
ラックが生じることを防止できることにある。即ち、低
抵抗性基板１１とＧａＮ系半導体領域との間に例えばＡ
ｌxＧａ1-xＮ（但し、ｘは０＜ｘ≦１を満足する数値）
層及びＧａＮ層が複数積層されて成るバッファ層を介在
させた場合には、このバッファ層の歪みを緩和するため
にその上に形成されるＧａＮ系半導体領域にクラックが
生じ易い。これに対し、本発明に従って低抵抗性基板１
１とＧａＮ系半導体領域との間にＡｌxＧａ1-x層及びＩ
ｎyＧａ1-yＮ層を含む超格子ＤＢＲ層１２を介在させた
場合には、ＧａＮ系半導体領域にクラックをほとんど生
じさせることなく、超格子ＤＢＲ層１２の応力緩和、歪
み緩和が可能である。この理由は必ずしも明らかではな
いが、ＩｎyＧａ1-yＮのある結晶面がスリップ等により
超格子ＤＢＲ層１２に内在した歪みを開放、緩和してい
るためと考えられる。（５） 消費電力及び動作抵抗が
小さい青色発光ダイオードを実現することができる。即
ち、基板１１がシリコン等から成る低抵抗性基板である
ので、電流通路を基体１６の厚み方向に形成することが
でき、サファイア等から成る絶縁性基板を使用した従来
の発光ダイオードに比べて電流通路の抵抗値を下げて消
費電力及び動作電圧の低減化を図ることができる。
【００２８】
【第2の実施例】次に、図５及び図６を参照して第２の
実施例の窒化カリウム系化合物青色発光ダイオードを証
明する。但し、図５及び図６において、図１〜図４と実
質的に同一の部分には同一の符号を付けてその証明を省
略する。
実施例の窒化カリウム系化合物青色発光ダイオードを証
明する。但し、図５及び図６において、図１〜図４と実
質的に同一の部分には同一の符号を付けてその証明を省
略する。
【００２９】図５の発光ダイオードは、図１の反射領域
としてのＤＢＲ層１２を変形した反射領域としてのＤＢ
Ｒ層１２’を設けた他は図１と同一に構成したものであ
る。図５で概略的に示されている反射領域としてのＤＢ
Ｒ層１２’は、反射ピークが互いに異なる第１及び第２
の反射領域４１,４２を有する。第１及び第２の反射領
域４１,４２は基板１１とｎ形半導体領域１３との間に
互いに積層状態に配置されている。
としてのＤＢＲ層１２を変形した反射領域としてのＤＢ
Ｒ層１２’を設けた他は図１と同一に構成したものであ
る。図５で概略的に示されている反射領域としてのＤＢ
Ｒ層１２’は、反射ピークが互いに異なる第１及び第２
の反射領域４１,４２を有する。第１及び第２の反射領
域４１,４２は基板１１とｎ形半導体領域１３との間に
互いに積層状態に配置されている。
【００３０】第１の反射領域４１は、第１の波長として
４５０nmに反射ピークを有するものであって、１０個の
低屈折率領域４１aと１０個の高屈折率領域４１ｂとを
交互に積層状態に配置したものから成る。第２の反射領
域４２は第２の波長として４７０nmに波長ピークを有す
るものであって、１０個の低屈折率領域４２aと１０個
の高屈折率領域４２bとを交互に積層状態に配置したも
のから成る。
４５０nmに反射ピークを有するものであって、１０個の
低屈折率領域４１aと１０個の高屈折率領域４１ｂとを
交互に積層状態に配置したものから成る。第２の反射領
域４２は第２の波長として４７０nmに波長ピークを有す
るものであって、１０個の低屈折率領域４２aと１０個
の高屈折率領域４２bとを交互に積層状態に配置したも
のから成る。
【００３１】第１の反射領域４１の低屈折率領域４１ａ
は,図６(Ｂ)に示すように５８オングスロームの厚さを
有するＡＩから４個のバリア層５１と、５８オングスト
ロームの厚さを有するＧａＮから成る４個の井戸層５２
とを交互に積層状態に配置したものから成り、第１の実
施例における図３の低屈折率層１２ａと同一に構成され
ている。第１の反射領域４１の高屈折率領域４１ｂは、
図６（Ａ）に示すように５０オングストロームの厚さを
有するＩｎＮから成る４個の井戸層５３と、５０オング
ストロームの厚さを有するＧａＮから成る４個のバリア
層５４とを交互に積層状態に配置したものから成り、図
４の高屈折率層１２ｂと同一に構成されている。第１の
反射領域４１の１つの低屈折率領域４１ａの厚みは４６
４オングストロームであり、１つの高屈折率領域４１ｂ
の厚みは４００オングストロームである。
は,図６(Ｂ)に示すように５８オングスロームの厚さを
有するＡＩから４個のバリア層５１と、５８オングスト
ロームの厚さを有するＧａＮから成る４個の井戸層５２
とを交互に積層状態に配置したものから成り、第１の実
施例における図３の低屈折率層１２ａと同一に構成され
ている。第１の反射領域４１の高屈折率領域４１ｂは、
図６（Ａ）に示すように５０オングストロームの厚さを
有するＩｎＮから成る４個の井戸層５３と、５０オング
ストロームの厚さを有するＧａＮから成る４個のバリア
層５４とを交互に積層状態に配置したものから成り、図
４の高屈折率層１２ｂと同一に構成されている。第１の
反射領域４１の１つの低屈折率領域４１ａの厚みは４６
４オングストロームであり、１つの高屈折率領域４１ｂ
の厚みは４００オングストロームである。
【００３２】第２の反射領域４２の低屈折率領域４２ａ
は、図６(Ｄ)に示すように６１オングストロームの厚さ
を有するＡＩＮから４個のバリア層６１と、６１オング
ストロームの厚さを有するＧａＮから成る４個の井戸層
６２とを交互に積層状態に配置したものから成る。第２
の反射領域４２の高屈折率領域４２ｂは、図６（Ｃ）に
示すように５２オングストロームの厚さを有するＩｎＮ
から成る４個の井戸層６３と、５２オングストロームの
厚さを有するＧａＮから成る４個のバリア層６４とを交
互に積層状態に配置したものから成る。第２の反射領域
４２の１つの低屈折率領域４２ａの厚みは４８８オング
ストロームであり、１つの高屈折率領域４２ｂの厚み
は、４１６オングストロームである。
は、図６(Ｄ)に示すように６１オングストロームの厚さ
を有するＡＩＮから４個のバリア層６１と、６１オング
ストロームの厚さを有するＧａＮから成る４個の井戸層
６２とを交互に積層状態に配置したものから成る。第２
の反射領域４２の高屈折率領域４２ｂは、図６（Ｃ）に
示すように５２オングストロームの厚さを有するＩｎＮ
から成る４個の井戸層６３と、５２オングストロームの
厚さを有するＧａＮから成る４個のバリア層６４とを交
互に積層状態に配置したものから成る。第２の反射領域
４２の１つの低屈折率領域４２ａの厚みは４８８オング
ストロームであり、１つの高屈折率領域４２ｂの厚み
は、４１６オングストロームである。
【００３３】図６の低屈折率層４１ａ，４２ａのバリア
層５１，６１は第１の実施例のこれと同様にＡＩwＧａ
1-wＮ(但し、ｗはｗ＞ｚを満足する数値)で形成するこ
とができ、またこの井戸層５２,６２は、第１の実施例
のこれと同様にＡＩzＧａ1-zＮ(但し、ｚは０≦ｚ≦
０．５を満足する数値)で形成することができる。ま
た、図６の高屈折率層４１ｂ,４２ｂの井戸層５３,６３
は第１の実施例のこれと同様にＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ
(但し、ｘ,ｙは０≦ｘ≦０．５、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋
ｙ≦１を満足する数値)で形成することができ,バリア層
５４,６４は第１の実施例のこれと同様にＡｌtＧａ1-t
Ｎ(但し,ｔは０≦ｔ≦１及び０≦１−ｔ≦１を満足する
数値)で形成することができる。
層５１，６１は第１の実施例のこれと同様にＡＩwＧａ
1-wＮ(但し、ｗはｗ＞ｚを満足する数値)で形成するこ
とができ、またこの井戸層５２,６２は、第１の実施例
のこれと同様にＡＩzＧａ1-zＮ(但し、ｚは０≦ｚ≦
０．５を満足する数値)で形成することができる。ま
た、図６の高屈折率層４１ｂ,４２ｂの井戸層５３,６３
は第１の実施例のこれと同様にＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ
(但し、ｘ,ｙは０≦ｘ≦０．５、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋
ｙ≦１を満足する数値)で形成することができ,バリア層
５４,６４は第１の実施例のこれと同様にＡｌtＧａ1-t
Ｎ(但し,ｔは０≦ｔ≦１及び０≦１−ｔ≦１を満足する
数値)で形成することができる。
【００３４】第２の実施例のように反射ピークが接近し
ている第１及び第２の反射領域４１,４２を設けると、
外部に取り出す光の発光波長に広がりを持たせることが
できる。なお、第２の実施例の第１及び第２の反射領域
４１,４２は第１の実施例の反射領域１２と同一物質で
形成されているので、第１の実施例と同一の作用効果も
得ることができる。
ている第１及び第２の反射領域４１,４２を設けると、
外部に取り出す光の発光波長に広がりを持たせることが
できる。なお、第２の実施例の第１及び第２の反射領域
４１,４２は第１の実施例の反射領域１２と同一物質で
形成されているので、第１の実施例と同一の作用効果も
得ることができる。
【００３５】
【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 （１） 第１の実施例では低屈折率層１２ａと高屈折率
層１２ｂとがそれぞれ１０層づつ合計２０層形成されて
なる超格子ＤＢＲ層１２を示したが、低屈折率層１２ａ
と高屈折率層１２ｂとをそれ以上のペアー、又はそれ以
下のペアーで交互に積層しても良い。但し、良好な反射
機能と平坦性の良い窒化ガリウム系化合物半導体を形成
するためのバッファ機能を良好に得るために３ペアー以
上、望ましくは５ペアー以上設けることが良い。また多
数に積層してもＤＢＲ層の反射効率が飽和するので、生
産性などの観点から１５０ペアー以下とすることが望ま
しい。 （２） 実施例では、低屈折率層１２ａ及び低屈折率４
１ａ、４２ａのバリア層２１、５１，６１はＡｌwＧａ
1-wＮ（ｚ＜ｗ≦１）においてｗ＝１にしたものに相当
するＡｌＮ層であるが、ｗはｚ＜ｗ≦１を満足する任意
の値に設定できる。なお、ｗ＜ｚを満足するように設定
する理由はＡｌzＧａ1-zＮを井戸層として機能させる為
に、ＡｌzＧａ1-zＮのエネルギーレベルをＡｌwＧａ1-w
Ｎのエネルギーレベルよりも低く設定する必要があるか
らである。また、実施例では、低屈折率層１２ａ及び低
屈折率領域４１ａ、４２ａの量子井戸層２２、５２，６
２をＡｌzＧａ1-zＮ（０≦ｚ≦０．５）のｚ＝０とした
ものに相当するＧａＮ層としたが、ｚは０≦Ｚ≦０．５
を満足する任意の値に設定できる。なお、０≦ｚ≦０．
５を満足するように設定する理由は、Ａｌの混晶率をあ
まり高めると導電性が低下して素子の動作電圧が増加す
るからである。 （３） 実施例では、高屈折率層１２ｂ及び高屈折率領
域４１ｂ、４２ｂのバッファ層２４、５４，６４をＡｌ
tＧａ1-tＮ（０≦ｔ≦１）のｔ＝０に相当するＧａＮ層
としたが、ｔは上記条件を満足する任意の値に設定でき
る。また、実施例では、高屈折率層１２ｂ及び高屈折率
領域４１ｂ、４２ｂの量子井戸層２３、５３，６３をＡ
ｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ＜１、
０≦ｘ≦０．５）においてｘ＝ｙ＝０としたものに相当
するＩｎＮによって形成したが、ｘ、ｙは０≦ｙ≦１、
０≦ｘ＋ｙ＜１、０≦Ｘ≦０．５を満足する任意の値に
設定できる。なお、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮを井戸層と
して機能させる為に、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮのエネル
ギーレベルをＡｌtＧａ1-tＮのエネルギーレベルよりも
低く設定する必要がある （４） 高屈折率層１２ｂ及び高屈折率領域４１ｂ、４
２ｂのバリア層２４，５４，６４もＩｎを含有していて
も良い。ただし、それぞれが井戸層またはバリア層とし
て良好に機能するように、井戸層２３，５３，６３にお
けるＩｎの含有率（混晶比）をバリア層２４，５４，６
４におけるＩｎの含有率（混晶比）よりも大きくする。 （５） 低屈折率層１２ａ及び低屈折率領域４１ａ，４
２ａと高屈折率層１２ｂ及び高屈折率領域４１ｂ、４２
ｂの量子井戸層２２、２３５２，５３，６２，６３を構
成するＡｌzＧａ1-zＮ（０≦Ｚ≦０．５）とＡｌxＧａy
Ｉｎ1-x-yＮ（０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ＜１、０≦ｘ≦
０．５）は、５〜２００オングストロームの厚さに形成
することが望ましい。即ち、５オングストローム未満と
するとその上面と下面に形成されるバリア層２２、２
４、５１，５４，６１，６４の間を電気的に良好に接続
することが困難となって超格子ＤＢＲ層１２及び反射領
域１２’の電気的抵抗が増大するからであり、２００オ
ングストロームを越えると量子井戸準位を良好に形成す
ることができなくなるためである。 （６） 低屈折率層１２ａ及び領域４１ａ、４２ａと高
屈折率層１２ｂ及び領域４１ｂ、４２ｂのバリア層２
１、２２，５１，５４，６１，６４を構成するＡｌwＧ
ａ1-wＮ（ｗ＞ｚ）とＡｌtＧａ1-tＮ（０≦ｔ＜１）
は、５〜１００オングストロームの厚さに形成すること
が望ましい。即ち、１００オングストロームを越える
と、量子力学的なトンネル効果が生じ難くなりＤＢＲ層
１２及び反射領域１２’の電気的抵抗が増大し、５オン
グストローム未満であるとＤＢＲ層１２及び反射領域１
２’の上に形成されるＧａＮ系半導体領域の平坦化する
効果が損なわれるからである。 （７） 超格子ＤＢＲ層１２の上に形成するＧａＮ系半
導体領域（第１の半導体領域１３）は、超格子ＤＢＲ層
１２の歪みを良好に緩和できるように５００オングスト
ローム以上にするのが望ましい。 （８） 基板１１を単結晶シリコン以外の多結晶シリコ
ンやＧａＡｓ、ＧａＰから構成しても良い。 （９） 半導体基体１６の各半導体領域の導電形を反対
の導電形にすることもできる。 （１０） 低屈折率層１２ａ及び領域４１ａ、４２ａの
バリア層２１，５１，６１，と井戸層２２，５２，６２
とのいずれか一方又は両方もＩｎを含有していても良
い。ただし、低屈折率層１２ａ及び領域４１ａ、４２ａ
の屈折率が高屈折率層１２ｂ及び領域４１ｂ，４２ｂの
屈折率よりも低くなりＤＢＲ膜として良好に機能するよ
うに、低屈折率層１２ａ及び領域４１ａ、４２ａ全体に
おけるＩｎの含有率(混晶比)を高屈折率層１２ｂ及び領
域４１ｂ，４２ｂ全体におけるＩｎの含有率(混晶比)よ
りも小さくする。 （１１） アノード電極１７とｐ型半導体領域１５との
間にｐ+形半導体領域等を介在させることができる。 （１２） 図７に概略的に示すようにシリコンから成る
基板１１にトランジスタ、ダイオード等の半導体素子３
０を素子分離用Ｐ形領域３１の中に形成し、半導体発光
素子を集積回路の一部とし、発光素子を含む半導体装置
の小型化及びコストの低減を図ることができる。なお、
図７において図１と実質的に同一の部分には同一の符号
が付されている。またＥはエミッタ、Ｂはベース、Ｃは
コレクタを示す。
く、例えば次の変形が可能なものである。 （１） 第１の実施例では低屈折率層１２ａと高屈折率
層１２ｂとがそれぞれ１０層づつ合計２０層形成されて
なる超格子ＤＢＲ層１２を示したが、低屈折率層１２ａ
と高屈折率層１２ｂとをそれ以上のペアー、又はそれ以
下のペアーで交互に積層しても良い。但し、良好な反射
機能と平坦性の良い窒化ガリウム系化合物半導体を形成
するためのバッファ機能を良好に得るために３ペアー以
上、望ましくは５ペアー以上設けることが良い。また多
数に積層してもＤＢＲ層の反射効率が飽和するので、生
産性などの観点から１５０ペアー以下とすることが望ま
しい。 （２） 実施例では、低屈折率層１２ａ及び低屈折率４
１ａ、４２ａのバリア層２１、５１，６１はＡｌwＧａ
1-wＮ（ｚ＜ｗ≦１）においてｗ＝１にしたものに相当
するＡｌＮ層であるが、ｗはｚ＜ｗ≦１を満足する任意
の値に設定できる。なお、ｗ＜ｚを満足するように設定
する理由はＡｌzＧａ1-zＮを井戸層として機能させる為
に、ＡｌzＧａ1-zＮのエネルギーレベルをＡｌwＧａ1-w
Ｎのエネルギーレベルよりも低く設定する必要があるか
らである。また、実施例では、低屈折率層１２ａ及び低
屈折率領域４１ａ、４２ａの量子井戸層２２、５２，６
２をＡｌzＧａ1-zＮ（０≦ｚ≦０．５）のｚ＝０とした
ものに相当するＧａＮ層としたが、ｚは０≦Ｚ≦０．５
を満足する任意の値に設定できる。なお、０≦ｚ≦０．
５を満足するように設定する理由は、Ａｌの混晶率をあ
まり高めると導電性が低下して素子の動作電圧が増加す
るからである。 （３） 実施例では、高屈折率層１２ｂ及び高屈折率領
域４１ｂ、４２ｂのバッファ層２４、５４，６４をＡｌ
tＧａ1-tＮ（０≦ｔ≦１）のｔ＝０に相当するＧａＮ層
としたが、ｔは上記条件を満足する任意の値に設定でき
る。また、実施例では、高屈折率層１２ｂ及び高屈折率
領域４１ｂ、４２ｂの量子井戸層２３、５３，６３をＡ
ｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ（０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ＜１、
０≦ｘ≦０．５）においてｘ＝ｙ＝０としたものに相当
するＩｎＮによって形成したが、ｘ、ｙは０≦ｙ≦１、
０≦ｘ＋ｙ＜１、０≦Ｘ≦０．５を満足する任意の値に
設定できる。なお、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮを井戸層と
して機能させる為に、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮのエネル
ギーレベルをＡｌtＧａ1-tＮのエネルギーレベルよりも
低く設定する必要がある （４） 高屈折率層１２ｂ及び高屈折率領域４１ｂ、４
２ｂのバリア層２４，５４，６４もＩｎを含有していて
も良い。ただし、それぞれが井戸層またはバリア層とし
て良好に機能するように、井戸層２３，５３，６３にお
けるＩｎの含有率（混晶比）をバリア層２４，５４，６
４におけるＩｎの含有率（混晶比）よりも大きくする。 （５） 低屈折率層１２ａ及び低屈折率領域４１ａ，４
２ａと高屈折率層１２ｂ及び高屈折率領域４１ｂ、４２
ｂの量子井戸層２２、２３５２，５３，６２，６３を構
成するＡｌzＧａ1-zＮ（０≦Ｚ≦０．５）とＡｌxＧａy
Ｉｎ1-x-yＮ（０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ＜１、０≦ｘ≦
０．５）は、５〜２００オングストロームの厚さに形成
することが望ましい。即ち、５オングストローム未満と
するとその上面と下面に形成されるバリア層２２、２
４、５１，５４，６１，６４の間を電気的に良好に接続
することが困難となって超格子ＤＢＲ層１２及び反射領
域１２’の電気的抵抗が増大するからであり、２００オ
ングストロームを越えると量子井戸準位を良好に形成す
ることができなくなるためである。 （６） 低屈折率層１２ａ及び領域４１ａ、４２ａと高
屈折率層１２ｂ及び領域４１ｂ、４２ｂのバリア層２
１、２２，５１，５４，６１，６４を構成するＡｌwＧ
ａ1-wＮ（ｗ＞ｚ）とＡｌtＧａ1-tＮ（０≦ｔ＜１）
は、５〜１００オングストロームの厚さに形成すること
が望ましい。即ち、１００オングストロームを越える
と、量子力学的なトンネル効果が生じ難くなりＤＢＲ層
１２及び反射領域１２’の電気的抵抗が増大し、５オン
グストローム未満であるとＤＢＲ層１２及び反射領域１
２’の上に形成されるＧａＮ系半導体領域の平坦化する
効果が損なわれるからである。 （７） 超格子ＤＢＲ層１２の上に形成するＧａＮ系半
導体領域（第１の半導体領域１３）は、超格子ＤＢＲ層
１２の歪みを良好に緩和できるように５００オングスト
ローム以上にするのが望ましい。 （８） 基板１１を単結晶シリコン以外の多結晶シリコ
ンやＧａＡｓ、ＧａＰから構成しても良い。 （９） 半導体基体１６の各半導体領域の導電形を反対
の導電形にすることもできる。 （１０） 低屈折率層１２ａ及び領域４１ａ、４２ａの
バリア層２１，５１，６１，と井戸層２２，５２，６２
とのいずれか一方又は両方もＩｎを含有していても良
い。ただし、低屈折率層１２ａ及び領域４１ａ、４２ａ
の屈折率が高屈折率層１２ｂ及び領域４１ｂ，４２ｂの
屈折率よりも低くなりＤＢＲ膜として良好に機能するよ
うに、低屈折率層１２ａ及び領域４１ａ、４２ａ全体に
おけるＩｎの含有率(混晶比)を高屈折率層１２ｂ及び領
域４１ｂ，４２ｂ全体におけるＩｎの含有率(混晶比)よ
りも小さくする。 （１１） アノード電極１７とｐ型半導体領域１５との
間にｐ+形半導体領域等を介在させることができる。 （１２） 図７に概略的に示すようにシリコンから成る
基板１１にトランジスタ、ダイオード等の半導体素子３
０を素子分離用Ｐ形領域３１の中に形成し、半導体発光
素子を集積回路の一部とし、発光素子を含む半導体装置
の小型化及びコストの低減を図ることができる。なお、
図７において図１と実質的に同一の部分には同一の符号
が付されている。またＥはエミッタ、Ｂはベース、Ｃは
コレクタを示す。
【図１】本発明の第１の実施例の発光ダイオードを示す
中央縦断面図である。
中央縦断面図である。
【図２】図１の発光ダイオードの斜視図である。
【図３】図１の低屈折率層を詳しく示す断面図である。
【図４】図２の高屈折率層を詳しく示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施例の発光ダイオードを示す
中央縦断面図である。
中央縦断面図である。
【図６】図５の各部を詳しく示す断面図である。
【図７】変形例の半導体装置を示す断面図である。
１１ シリコン単結晶から成る低抵抗性基板 １２ 超格子ＤＢＲ層 １２ａ 低屈折率層 １２ｂ 高屈折率層 １３ ｎ形半導体領域 １４ 活性層 １５ ｐ形半導体領域 １６ 基体 １７ アノード電極 １８ カソード電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳原 将貴 埼玉県新座市北野三丁目６番３号 サンケ ン電気株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA03 AA24 CA04 CA05 CA12 CA33 CA34 CA40 CA65 CB15
Claims (4)
- 【請求項１】 低抵抗性基板と、 前記低抵抗性基板の一方の主面上に形成された導電性を
有する反射領域と、 前記反射領域の上に形成されており且つ窒化ガリウム系
化合物から成る第１の導電形の第１の半導体領域と、 前記第１の半導体領域の上に形成されており且つ窒化ガ
リウム系化合物から成り且つ前記第１の導電形と反対の
第２の導電形を有している第２の半導体領域と、 前記第２の半導体領域の表面上の一部に形成された第１
の電極と、 前記低抵抗性基板の他方の主面に形成された第２の電極
とを備え、 前記反射領域は、相対的に低い屈折率を有する低屈折率
領域と、前記低屈折率領域の屈折率よりも大きい屈折率
を有する高屈折率領域とが交互に積層されたものから成
り、 前記低屈折率領域はバリア層と井戸層とが交互に積層さ
れたものから成り、 前記高屈折率領域は井戸層とバリア層とが交互に積層さ
れたものから成り、 前記高屈折率領域の井戸層はＩｎ(インジウム)を含む窒
化化合物から成り、 前記低屈折率領域のバリア層及び井戸層、及び前記高屈
折率領域のバリア層はＩｎを含まないか又は前記高屈折
率領域の井戸層のＩｎの含有率よりも低い含有率でＩｎ
を含む窒化化合物から成ることを特徴とする半導体発光
素子。 - 【請求項２】 前記低屈折率領域の井戸層は、ＡｌzＧ
ａ1-zＮ(但し、ｚは０≦ｚ≦０．５を満足する数値)か
ら成り、 前記低屈折率領域のバリア層は、ＡｌwＧａ1-wＮ(但
し、ｗはｗ＞ｚを満足する数値)から成り、 前記高屈折率領域の井戸層は、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ
（但し、ｘ及びｙは０≦ｘ≦０．５、０≦ｙ≦１、０≦
ｘ＋ｙ＜１を満足する数値）から成り、 前記高屈折率領域のバリア層は、ＡｌtＧａ1-tＮ（但
し、ｔは０≦ｔ≦１及び０≦１−ｔ≦１を満足する数
値）から成ることを特徴とする請求項１記載の半導体発
光素子。 - 【請求項３】 前記第１の半導体領域と前記第２の半導
体領域との間に活性層が介在していることを特徴とする
請求項１又は２記載の半導体発光素子。 - 【請求項４】 低抵抗性基板と、 前記低抵抗性基板の一方の主面上に形成された導電性を
有する反射領域と、 前記反射領域の上に形成されており且つ窒化ガリウム系
化合物から成る第１の導電形の第１の半導体領域と、 前記第１の半導体領域の上に形成されており且つ窒化ガ
リウム系化合物から成り且つ前記第１の導電形と反対の
第２の導電形を有している第２の半導体領域と、 前記第２の半導体領域の表面上の一部に形成された第１
の電極と、 前記低抵抗性基板の他方の主面に形成された第２の電極
とを備え、 前記反射領域は、反射ピークが生じる波長が互いに異な
り且つ互いに積層された少なくとも第１及び第２の反射
領域を有し、 前記第１及び第２の反射領域のそれぞれは、相対的に低
い屈折率を有する低屈折率領域と、前記低屈折率領域の
屈折率よりも大きい屈折率を有する高屈折率領域とが交
互に積層されたものから成り、 前記低屈折率領域はバリア層と井戸層とが交互に積層さ
れたものから成り、 前記高屈折率領域は井戸層とバリア層とが交互に積層さ
れたものから成り、 前記高屈折率領域の井戸層はＩｎ(インジウム)を含む窒
化化合物から成り、 前記低屈折率領域のバリア層及び井戸層、及び前記高屈
折率領域のバリア層はＩｎを含まないか又は前記高屈折
率領域の井戸層のＩｎの含有率よりも低い含有率でＩｎ
を含む窒化化合物から成ることを特徴とする半導体発光
素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000103216A JP3981797B2 (ja) | 2000-04-05 | 2000-04-05 | 半導体発光素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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